{"id":78554,"date":"2004-09-01T00:00:00","date_gmt":"2004-09-01T00:00:00","guid":{"rendered":"http:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/2004\/09\/01\/la-electricidad-que-sale-del-hidrogeno\/"},"modified":"2015-10-30T18:57:18","modified_gmt":"2015-10-30T20:57:18","slug":"la-electricidad-que-sale-del-hidrogeno","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/la-electricidad-que-sale-del-hidrogeno\/","title":{"rendered":"La electricidad que sale del hidr\u00f3geno"},"content":{"rendered":"

Energ\u00eda el\u00e9ctrica para mantener una casa de clase media con televisor, computadora, heladera, microondas y un peque\u00f1o aparato de aire acondicionado, al margen de otros artefactos electr\u00f3nicos: desde equipos audio hasta el secador de cabello, y l\u00e1mparas en todas las habitaciones. \u00c9sta es la funci\u00f3n de la m\u00e1s reciente c\u00e9lula de combustible elaborada por UniTech, una empresa con sede en la ciudad de Cajobi, a 450 kil\u00f3metros de la capital paulista. Este equipo produce energ\u00eda a partir del hidr\u00f3geno y posee una capacidad como para generar 5 kilovatios (kW) de potencia m\u00e1xima de electricidad. Es el primer modelo de la empresa que se adapta al uso comercial, y servir\u00e1 de base para una producci\u00f3n en mayor escala. Antes, UniTech hab\u00eda producido varios prototipos c\u00e9lulas de menor capacidad, y hab\u00eda colaborado en la fabricaci\u00f3n de una c\u00e9lula de 1,5 kW producida por la Compa\u00f1\u00eda Energ\u00e9tica de Minas Gerais (Cemig) (lea en<\/em> Pesquisa FAPESP\u00a0n\u00ba 70<\/em><\/a>).<\/p>\n

Esta nueva c\u00e9lula es un generador estacionario de energ\u00eda el\u00e9ctrica armada dentro de un rack que mide 1,30 m de largo por 84 cm de ancho y 1,10 m de altura. El coraz\u00f3n del equipo, que es la propia c\u00e9lula, mide 47 cm de longitud por 30 cm de ancho y 30 cm de altura. Se destinar\u00e1 a una empresa del \u00e1rea de energ\u00eda que financi\u00f3 su construcci\u00f3n. El nombre de la misma no puede todav\u00eda divulgarse, debido a un acuerdo de confidencialidad.<\/p>\n

La c\u00e9lula est\u00e1 preparada para utilizar el hidr\u00f3geno obtenido con base en la reforma del gas natural o del etanol. Para ello, la empresa que operar\u00e1 la c\u00e9lula ha comprado un reformador, un aparato que rompe las mol\u00e9culas del gas natural (que posee mol\u00e9culas con un \u00e1tomo de carbono y cuatro de hidr\u00f3geno, CH4), separando el hidr\u00f3geno y liberando el carbono, que se une al ox\u00edgeno atmosf\u00e9rico y se transforma en di\u00f3xido de carbono (CO2). “La cantidad de ese gas contaminante emitida por la c\u00e9lula es muy inferior a los est\u00e1ndares estipulados para motores de combusti\u00f3n, por ejemplo”, dice el qu\u00edmico Ant\u00f4nio C\u00e9sar Ferreira, titular y fundador de UniTech.<\/p>\n

La c\u00e9lula no causa contaminaci\u00f3n cuando se la alimenta \u00fanicamente con hidr\u00f3geno. Este gas tambi\u00e9n puede extraerse de la gasolina, del metanol y del etanol, que es el alcohol empleado como combustible para autom\u00f3viles en Brasil. Investigaciones realizadas en todo el mundo de dedican a probar prototipos de reformadores para este tipo de combustible, incluso en el Instituto de F\u00edsica de la Universidad Estadual de Campinas (Unicamp). El hidr\u00f3geno tambi\u00e9n puede obtenerse por electr\u00f3lisis del agua, cuando se separan el hidr\u00f3geno y el ox\u00edgeno mediante una descarga el\u00e9ctrica. Pero este proceso es considerado todav\u00eda muy caro, debido a que consume energ\u00eda el\u00e9ctrica.<\/p>\n

Al margen de la total ausencia o de diminutas fracciones de contaminantes, las c\u00e9lulas efect\u00faan tambi\u00e9n un trabajo silencioso, al contrario que los generadores que funcionan con gasoil o gasolina, o incluso las termoel\u00e9ctricas, todos excesivamente ruidosos. Silenciosas y no contaminantes, las c\u00e9lulas de combustible podr\u00e1n instalarse en varios ambientes que requieren el suministro de energ\u00eda el\u00e9ctrica. “Al principio, fundamentalmente en hospitales y shopping centers<\/em>, se utilizar\u00e1n para aliviar la carga de la red. Cuando la producci\u00f3n alcance mayor escala y los costos bajen, las c\u00e9lulas podr\u00e1n reemplazar a cualquier generador de producci\u00f3n de energ\u00eda el\u00e9ctrica”, dice Ant\u00f4nio C\u00e9sar.<\/p>\n

Las c\u00e9lulas de combustible suministran una energ\u00eda limpia, que no oscila, por lo tanto es ideal para el suministro de computadoras y aparatos electr\u00f3nicos, incluso en centros quir\u00fargicos, pues elimina el uso de estabilizadores de voltaje y\u00a0no-breaks<\/em>. “En Estados Unidos instalaron recientemente cinco c\u00e9lulas de combustible de 200 kW para mantener un sistema de seguridad de tarjetas de cr\u00e9dito, precisamente porque proporcionan un mayor grado de confiabilidad con menor ca\u00edda de energ\u00eda.”<\/p>\n

Incluso en \u00e1reas alejadas de los grandes centros urbanos, la c\u00e9lula de combustible se muestra como una alternativa confiable e importante. “Las poblaciones aisladas de las regiones norte, nordeste y centro-oeste de Brasil, que actualmente utilizan generadores movidos con gasoil (un combustible transportado en camiones y hasta en barcos) podr\u00edan almacenar y hacer funcionar c\u00e9lulas con hidr\u00f3geno extra\u00eddo del agua por electr\u00f3lisis producida con energ\u00eda solar. “Un \u00e1rea de 100 metros cuadrados (m\u00b2) producir\u00eda el hidr\u00f3geno suficiente como para una casa, porque es posible almacenar hidr\u00f3geno en cilindros y utilizarlos por las noches, o cuando no haya captaci\u00f3n de energ\u00eda solar suficiente, en d\u00edas nublados, o en inverno.\u00a0Esto evitar\u00eda el costoso y dif\u00edcil proceso de almacenar la energ\u00eda el\u00e9ctrica obtenida de la energ\u00eda solar o e\u00f3lica, tradicionalmente concretado mediante el uso de baterias.” El costo del kilovatio hora (kWh) de energ\u00eda el\u00e9ctrica producida con el sistema de energ\u00eda solar, electr\u00f3lisis y c\u00e9lula de combustible se ubicar\u00eda en torno a 0,41 real. Este sistema completo de generaci\u00f3n de energ\u00eda el\u00e9ctrica tambi\u00e9n se encuentra en desarrollo en UniTech.<\/p>\n

Claro que el precio de una c\u00e9lula de combustible es todav\u00eda superior, si se lo compara con los tradicionales generadores de energ\u00eda. Ant\u00f4nio C\u00e9sar calcula que una c\u00e9lula t\u00edpicamente residencial de 5 kW cuesta alrededor de 4,5 mil d\u00f3lares (casi 13.500 reales). Para el consumidor, ya con las c\u00e9lulas de combustible saliendo de una l\u00ednea de producci\u00f3n, el kW instalado saldr\u00eda por entre 1 mil y 1,5 mil d\u00f3lares, el mismo costo de la instalaci\u00f3n de una termoel\u00e9ctrica.<\/p>\n

Es de esperarse que ese precio caiga cuando las pocas empresas productoras de este tipo de equipo existentes en el mundo produzcan en gran escala. “En la operaci\u00f3n de la c\u00e9lula, la opci\u00f3n m\u00e1s barata es el gas natural, quecuesta de m\u00ednima 0,76 real el metro c\u00fabico (1 m\u00b3), lo suficiente como para producir 4 m\u00b3 de hidr\u00f3geno, por consiguiente, 4 kWh de energ\u00eda el\u00e9ctrica. De esta forma, el kWh de energ\u00eda saldr\u00eda por 0,19 real”. Ese valor se elevar\u00eda a 0,65 real en caso de que el consumo trepase a m\u00e1s de 40 m\u00b3 por mes. A efectos de comparaci\u00f3n: el precio del kWh de la energ\u00eda el\u00e9ctrica domiciliaria suministrada por las empresas energ\u00e9ticas en S\u00e3o Paulo es de 0,30 real. Actualmente, la opci\u00f3n de comprar hidr\u00f3geno es m\u00e1s cara porque el m\u00b3 de ese gas cuesta alrededor de 0,60 real, un precio que varia de acuerdo con el volumen utilizado.<\/p>\n

Otro factor que cuenta a favor de la c\u00e9lula es la provisi\u00f3n de agua caliente. Como este equipo funciona a temperaturas de alrededor de 70\u00baC , es preciso utilizar agua para enfriarlo. De este proceso sobra entonces el agua caliente, que puede emplearse en duchas y grifos, eliminando el consumo de energ\u00eda el\u00e9ctrica destinado a esos artefactos de calentamiento de agua. “El uso del agua para generar calor lleva el rendimiento energ\u00e9tico de la c\u00e9lula a entre 70% u 80%. Sin el uso de agua se reduce a un nivel de entre el 45% y el 55%”, dice Ant\u00f4nio C\u00e9sar. Este rendimiento es el resultado de la transformaci\u00f3n electroqu\u00edmica del hidr\u00f3geno en energ\u00eda el\u00e9ctrica, m\u00e1s las p\u00e9rdidas en generaci\u00f3n de calor. Como comparaci\u00f3n, el aprovechamiento de la gasolina en un motor de autom\u00f3vil, por ejemplo, es del 21%. Con el gasoil, sube al 30,35%. El resto se pierde.<\/p>\n

Pese a reunir tantas virtudes, las c\u00e9lulas de combustible todav\u00eda pasan por un proceso de evoluci\u00f3n y pruebas en todo el mundo. Uno de los resultados ya establecidos es el mantenimiento peri\u00f3dico de la c\u00e9lula, pues se le deben cambiar sus electrodos cada ocho a\u00f1os. Esto es en el caso del tipo de c\u00e9lula producida por UniTech, denominada membrana de intercambio de protones, conocida por su sigla en ingl\u00e9s PEM, donde la referida membrana es un pol\u00edmero conocido tambi\u00e9n como pol\u00edmero conductor de protones (politetrafluoretileno sulfonado).<\/p>\n

La PEM se ubica dentro de un s\u00e1ndwich, rodeada por catalizadores y electrodos de grafito con sus polos positivo y negativo, como en una bater\u00eda de las que se emplean en autom\u00f3viles, que funcionan como placas separadoras, conduciendo los electrones hacia fuera de las placas, generando energ\u00eda el\u00e9ctrica. Los protones de hidr\u00f3geno, que se producen en uno de los electrodos (\u00e1nodos) atraviesan a su vez la membrana y se juntan al ox\u00edgeno atmosf\u00e9rico en el otro electrodo (c\u00e1todo), formando agua.<\/p>\n

Producci\u00f3n en serie
\n<\/strong>Los electrodos y los catalizadores son los principales componentes que fabricar\u00e1 cualquier empresa destinada a la producci\u00f3n de c\u00e9lulas de combustible. La membrana se encuentra en el mercado para su compra como insumo. Por eso la fabricaci\u00f3n de los electrodos en forma automatizada y en escala es actualmente uno de los objetivos de UniTech. “Contamos con la tecnolog\u00eda de componentes y de montaje; ahora solamente falta automatizar la f\u00e1brica”, dice el empresario. La idea inicial es producir al menos mil unidades de 5 kW anualmente.<\/p>\n

Por ahora, Ant\u00f4nio C\u00e9sar trabaja junto a otros dos ingenieros y tres t\u00e9cnicos. El qu\u00edmico comenz\u00f3 en 1998, en un proyecto en el marco del Programa de Innovaci\u00f3n Tecnol\u00f3gica en Peque\u00f1as Empresas (PIPE) despu\u00e9s de haber pasado nueve a\u00f1os trabajando en Estados Unidos como investigador en la Universidad de Texas, y en empresas que ejecutaban proyectos para la Agencia Espacial de Estados Unidos y para el Ej\u00e9rcito estadounidense. “Regres\u00e9 definitivamente a Brasil y a mi ciudad natal porque obtuve una beca y el proyecto de la FAPESP”, comenta Ant\u00f4nio C\u00e9sar.<\/p>\n

“Ten\u00eda ofertas para continuar trabajando all\u00e1, pero prefer\u00ed venirme a Brasil. Si no fuera por el PIPE, no habr\u00eda regresado”. Posteriormente, UniTech tambi\u00e9n recibi\u00f3 un financiamiento por valor de 400 mil reales para la producci\u00f3n de los moldes de las placas separadoras proveniente del fondo Sectorial de Energ\u00eda (CT-Energ), administrado por la Financiadora de Estudios e Proyectos (Finep), dependiente a su vez del Ministerio de Ciencia y Tecnolog\u00eda (MCT).<\/p>\n

El Proyecto<\/strong>
\nMateriales avanzados para la fabricaci\u00f3n de separadores bipolares para c\u00e9lulas de combustible de pol\u00edmero conductor i\u00f3nico\u00a0(n\u00ba 97\/07401-6<\/a>); Modalidad\u00a0<\/strong>Programa de Innovaci\u00f3n Tecnol\u00f3gica en Peque\u00f1as Empresas (PIPE);\u00a0Coordinador\u00a0<\/strong>Ant\u00f4nio C\u00e9sar Ferreira – UniTech;\u00a0Inversiones\u00a0<\/strong>R$ 197.184,64 y US$ 77.482,00<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"C\u00e9lula de combustible alimenta aparatos electr\u00f3nicos dom\u00e9sticos","protected":false},"author":10,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"_exactmetrics_skip_tracking":false,"_exactmetrics_sitenote_active":false,"_exactmetrics_sitenote_note":"","_exactmetrics_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[1561,192],"tags":[],"coauthors":[97],"class_list":["post-78554","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-programa-de-innovacion-tecnologica-en-pequenas-empresas-pipe","category-tecnologia-es"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/78554","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/10"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=78554"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/78554\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=78554"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=78554"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=78554"},{"taxonomy":"author","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/coauthors?post=78554"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}